Mikro KWK vom Feldtest bis zur Praxis Referent: Dipl.-Ing. (FH) André Schob, M.Eng. Technische Dienstleistungen
EEWärmeG 2008 EEWärmeG Gebäude, deren Bauantrag gestellt wird, müssen den Wärmeenergiebedarf durch die anteilige Nutzung von Biomasse, Geothermie, solarer Strahlungsenergie oder Umweltwärme decken VNG 2013 Seite 2
Erdgastechnologien Technologien mit Erdgas Brennwert plus Bioerdgasanteil (nur in kommunalen Einrichtungen) Brennwert und kontrollierte Be- und Entlüftung Brennwert und Solar Erdgaswärmepumpe BHKW-Anlagen VNG 2013 Seite 3
KWK Bestimmung Wird in einer Anlage sowohl Strom als auch Wärme erzeugt, so spricht man dabei von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird. Marketingwirksam (< 10 KW el ) auch Strom erzeugende Heizung (SeH) genannt. Es gibt keine einheitliche Regel, die BHKW s in Größenklassen einteilt: Allgemeiner Sprachgebrauch: Nano-BHKW < 2 KW el Mikro-BHKW < 10 KW el Klein-BHKW 10 KW el - 50 KW el mittlere BHKW 10 KW el - 2.000 KW el große BHKW > 2.000 KW el VNG 2013 Seite 4
Innovationskampagne Innovationskampagne 2009 2012 (2015) Gaswärmepumpen, Stromerzeugende Heizungen und Brennstoffzellen VNG 2013 Seite 5
Innovationskampagne Gerätauswahl und Akquisition Herstellervereinbarungen Geheimhaltungserklärungen Interessenbekundungen von Stadtwerken und Regionalversorgern Kooperationsverträge Finanzierungsvereinbarungen Budgetverhandlungen Monitoringvereinbarung Marktpartnergespräche Feldtestgewinnung Objektabstimmung und Objektfreigabe Auslieferung und Installation Installation der Messtechnik Inbetriebnahme Service und Wartung VNG 2013 Seite 6
Feldteststandorte VNG 2013 Seite 7
Feldteststandorte KWK Laufzeit 2009-2014 Laufzeit 2009-2012 Laufzeit 2009-2013 VNG-Gründungs- Geräte-Hersteller zur ISH 2009 Laufzeit 2009-2013 Laufzeit 2009-2013 Laufzeit 2011-2013 Laufzeit 2011-2013 Laufzeit 2012-2013 Laufzeit 2012-2013 Laufzeit 2012-2013 Stand: 2013 bei VNG: Laufzeit 2012-2014 31 KWK Anlagen 9 Brennstoffzellen Gebündeltes Monitoring für derzeit etwa 100 KWK-Anlagen und BZ gemeinsam mit Partnern von VNG (Regionalversorger, Stadtwerke) VNG 2013 Seite 8
Hydraulische Einbindung VNG 2013 Seite 9
elektrische Einbindung VNG 2013 Seite 10
Betriebsweise Quelle: ASUE VNG 2013 Seite 11
Jahresdauerlinie Quelle: ASUE VNG 2013 Seite 12
Stromlastgang Quelle: ASUE VNG 2013 Seite 13
EDEV-System VNG 2013 Seite 14
Energiebilanzbeispiel (nach KWK-G) Gewerbe Objekt - Jahresverbrauch: Wärme: 38.400 kwh Strom: 25.000 kwh Reststrombezug: 16.000 kwh ca. 18 ct/kwh Stromsteuer 2,05 ct/kwh EEG-Umlage 5,277 ct/kwh ca. 67% mehr Gaseinsatz als beim BW-Kessel gleicher therm. Leistung KWK - Stromerzeugung: 15.000 kwh (Vbh = 3.200 h/a) KWK-Stromeigennutzung 60 % Stromeigennutzung: 9.000 kwh 5,41 ct/kwh KWK-Bonus 4,7 KWel 12 KWth Ziel ist es den Reststrombezug zu minimieren, die KWK- Stromeigennutzung zu erhöhen 70% 80% > 90% Stromeinspeisung: 6.000 kwh 5,41 ct/kwh KWK-Bonus 0,9xx ct/kwh vnne 4,xxx ct/kwh EEX-Baseload Erdgasbezug: ca. 6 ct/kwh 0,55 ct/kwh Energiesteuerrückerstattung VNG 2013 Seite 15
Stromerzeugende Heizung KWK Otto-Motor 3 Anlagen Vaillant ecopower 1.0 Kirsch L 4.12 intelli production Heimkraftwerk KWK Stirling-Motor 7 Anlagen Baxi Ecogen WhisperGen Brötje EcoGen Legende: integriertes ZHG > 20kW externer SLK thermisch monovalent Bosch-T Stirling DeDietrich Remeha - evita SenerTec Dachs Stirling SE VNG 2013 Seite 16 Viessmann Vitotwin 300-W
Anlagen mit Serienstand VNG 2013 Seite 17
Einteilung der Hersteller/Geräte VNG 2013 Seite 18
Feldtesterkenntnisse Übersicht Otto Motor: Nutzungsgrad - nur KWK-Unit (η - daher kleiner als beim Stirling) Stirling Motor: Nutzungsgrad - KWK-Unit plus integriertem BW-Kessel VNG 2013 Seite 19
Elektrischer Nutzungsgrad durchschnittliche Eigenstromnutzung: 63 % VNG 2013 Seite 20
Thermischer Nutzungsgrad VNG 2013 Seite 21
Gesamtnutzungsgrad VNG 2013 Seite 22
Energiebilanz VNG 2013 Seite 23
Praxisbeispiel KWK VNG 2013 Seite 24
Antragswesen Schornsteinfeger Antrag auf Genehmigung der Abgasführung Stromnetzbetreiber Antrag auf Anschluss einer Eigenerzeugungsanlage im Netzparallelbetrieb Gasnetzbetreiber Antrag auf Gasinstallation Installateur BHKW Zollamt Antrag auf Rückerstattung der Energiesteuer für Brennstoff BAfA Anzeige zur Erteilung der Zulassung einer kleinen KWK-Anlage (bis 10 kwel) Messdienstleister Gashändler Stromhändler KfW Finanzamt VNG 2013 Seite 25
KWKG - Vergütung Was erhält der Betreiber einer KWK Anlage? 1. die für die Beheizung notwendige Wärme 2. den für den Strombedarf notwendigen Strom 3. Zuschläge für den erzeugten Strom (gemäß KWKG) - eine Vergütung für den gelieferten Strom (EEX-Baseload) - eine Kompensationszahlung für vermiedene Netznutzungsentgelte 4. Energiesteuerrückerstattung für eingesetzten Brennstoff (EnergieStG- 53a) 5. Stromsteuererlass auf selbstgenutzten Strom bzw. über Dritte erzeugt und an Letztverbraucher räumlich versorgt (StromStG- 9) 6. Befreiung von der EEG-Umlage für selbstgenutzten Strom (EEG 2012) VNG 2013 Seite 26
Das neue KWK-Gesetz (ab 08/2012) neue Zuschlagszahlung nach dem KWK-G 2012 (neu) Q4 2011: 4,991 ct/kwh Q1 2012: 4,510 ct/kwh Q2 2012: 4,039 ct/kwh Q3 2012: 4,352 ct/kwh Q4 2012: 4,137 ct/kwh Q1 2013: 4,227 ct/kwh oder Elektr. Leistung (neu ab Aug. 2012) ct/kwh (ab IB Aug. 2012) max. Betriebsjahre max. Vollbenutzungsstunden bis 2 kw ( 7 Abs.3) (5,11) 5,41 Vorabzahlung mind. 30.000 (nachweisbar) bis 50 kw (5,11) 5,41 10 oder 30.000 50 kw 250 kw 4,0 250 kw 2 MW (2,1) 2,4 > 2 MW (1,5) 1,8 30.000 VNG 2013 Seite 27
Stromerlös: Verkauf vs. Eigennutzung? Finanzieller Nutzen beim Stromverkauf Baseloadpreis EEX (1/2012) 4,510 ct/kwh Förderung KWK-Gesetz 5,41 ct/kwh Vermiedene Netznutzungsentgelte ~ 1 ct/kwh + + = ca. 11 ct/kwh (Strom) Finanzieller Nutzen bei Stromeigennutzung Vermiedener Strombezug ~ 24 ct/kwh inkl. Stromsteuer + EEG-Umlage + Förderung KWK-Gesetz 5,41 ct/kwh = ca. 29 ct/kwh (Strom) + + Energiesteuerrückerstattung ~0,55 ct/kwh (Gas) Energiesteuerrückerstattung ~0,55 ct/kwh (Gas) VNG 2013 Seite 28
KWK nach Nutzungsstruktur KWK Unit Auswahl Objektgröße Orientierung KWK Unit übliche Amortisation Einfamilienhaus/ Zweifamilienhaus < 25.000 kwh bis 3 kwel < 15 Jahre großes EFH MFH bis 4 WE 25.000 50.000 kwh bis 6 kwel < 12 Jahre MFH ab 4-10 WE Kleingewerbe 50.000 150.000 kwh bis 10 kwel 6-9 Jahre MFH > 10 WE Gewerbe 150.000 300.000 kwh bis 15 kwel 4-7 Jahre EFH Einfamilienhaus; MFH Mehrfamilienhaus; WE Wohneinheiten VNG 2013 Seite 29
Förderung BAFA Randbedingungen (Auszug, am Beispiel 1 kwel) 1.500 (ab 01.01.2014 Degression 5% p.a.) Jährliche Betriebsdaten (Brennstoff, Strom) zwecks Monitoring Pufferspeicher 70 l / installierte kwh(thermisch), mindestens 300 l Hydraulischer Abgleich (-> Schulung Fachregel Optimierung, Software ZVPLAN) Umwälzpumpen Effizienzklasse A KWK-Anlagen aus BAFA-Liste Kein Anschluss- /Benutzungszwang Fernwärme Wartungsvertrag Wärme- und Stromzähler für KWK-Prozess VNG 2013 Seite 30
Fazit VNG 2013 Seite 31
Fazit KWK Dezentrale Erzeugung v. Strom & Wärme Verringerung des Strombezugs durch Eigenproduktion und Nutzung Reduktion der CO2 -Emissionen Verringerung des Primärenergiebedarfs durch Einsparungen beim Primärenergie- und Strombezug Anstieg der Energieeffizienz durch gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme Erfüllung unterschiedlicher Wärmebedarfstrukturen durch Modulationsfähigkeit oder aber Kombination mit Spitzenlastkessel und Kombinationsspeicher Innovative Ergänzung des Angebotes an Heizsystemen Installation wie herkömmliche Heizsysteme, daher auch als Ersatz geeignet Antragswesen sehr komplex als Dienstleistung anbieten VNG 2013 Seite 32
Fazit Um für diese Technologie einen einfachen Marktzugang zu gewährleisten, sind noch Vereinfachungen bzw. Verbesserungen zwingend notwendig: Die stromoptimierte Fahrweise muss weiter verbessert werden (intelligente Regelung in Verbindung mit Smart-Metern). Die Antrag- und Abrechnungsmodalitäten sind einfacher zu gestalten. unzureichende Fördermechanismen bzw. Anreize, besonders für kleine Anlagen im Ein-/ Zweifamilienhausbereich. Der Bekanntheitsgrad von Mikro-KWK-Anlagen muss gesteigert werden. VNG 2013 Seite 33